La vapeur et l’eau chaude sont couramment utilisées comme fluides chauffants dans les applications industrielles. Leur aspect peut sembler différent, mais tous deux sont de l’eau. Alors, comment utiliser ces deux sources de chaleur différemment.

À pression atmosphérique, l’eau bout à 100 °C. Pour utiliser de l’eau liquide à des températures supérieures à 100 °C, il est nécessaire d’appliquer en permanence une pression supérieure au niveau de saturation du système.

À l’inverse, la température de saturation de la vapeur à pression atmosphérique étant de 100 °C, il n’est pas possible de créer de la vapeur saturée en dessous de 100 °C simplement en réduisant sa pression avec une vanne de réduction.Une pompe à vide est nécessaire pour contrôler précisément la vapeur en dessous de 100 °C.

Par conséquent, dans la majorité des cas, l’eau chaude est utilisée pour chauffer à moins de 100 °C et la vapeur est utilisée pour chauffer à plus de 100 °C.

Ici, nous désignerons la vapeur saturée en tant que vapeur. En tant que moyen de chauffage, la vapeur offre les avantages suivants :

• Elle transfère la chaleur par condensation. Lorsqu’elle se condense, elle libère une grande quantité de chaleur latente.
• Elle se condense à température constante (température de saturation).

Pour ces deux raisons, la vapeur chauffe plus rapidement et plus uniformément que l’eau chaude.

Les systèmes de chauffage à la vapeur sous vide ont été développés afin que les avantages de la vapeur saturée puissent être utilisés pour un chauffage en dessous de 100 °C. En revanche, l’eau chaude transfère la chaleur sensible par convection. Dans ce processus, l’eau chaude transfère sa chaleur au produit et sa propre température chute.

Le chauffage à l’eau chaude est donc moins uniforme et transfère la chaleur plus lentement que le chauffage à la vapeur.

Avec l’avènement des systèmes de chauffage à la vapeur sous vide, le chauffage à la vapeur est devenu possible même en dessous de 100 °C. Le chauffage à l’eau chaude a-t-il encore un intérêt, étant inférieur au chauffage à la vapeur en termes d’uniformité et de taux de transfert de chaleur ?

Nous insinuions que son intérêt est encore présent. Le chauffage à l’eau chaude a des caractéristiques différentes du chauffage à la vapeur. Il existe certains processus de chauffage dans lesquels le produit lui-même génère de la chaleur (par exemple par une réaction exothermique) et devient plus chaud que le milieu chauffant. Si cette chaleur supplémentaire n’est pas évacuée correctement, la température globale peut monter trop haut et le produit peut être détruit.

Pour éviter cela, l’excès de chaleur doit être évacué et le produit doit être correctement refroidi. L’eau chaude est un outil puissant dans un cas comme celui-ci. L’eau chaude peut être utilisée comme moyen de refroidissement des produits. Dans les processus de refroidissement, l’eau chaude absorbe à nouveau la chaleur du produit par convection. Il collecte cette chaleur avec la même efficacité de transfert de chaleur que lors de sa transmission dans les processus de chauffage.

De tels processus utilisent la convection forcée, une méthode de transfert de chaleur dans laquelle de l’eau chaude passe constamment sur la surface de transfert de chaleur. Par convection forcée, l’eau absorbe la chaleur du produit permettant de refroidir le système en transférant la chaleur vers l’extérieur.

Dans le cas où la vapeur est utilisée dans une application de refroidissement? Comme avec l’eau chaude, lorsque la vapeur est plus froide que le produit, elle absorbe une partie de la chaleur du produit lorsqu’elle se déplace sur la surface de transfert de chaleur.

Lorsque la vapeur est utilisée dans un processus de chauffage, elle se condense après avoir perdu sa chaleur, ce qui permet à la nouvelle vapeur d’entrer dans la chambre. Cependant, lorsque la vapeur elle-même est chauffée, elle ne se condense pas et la nouvelle vapeur ne peut donc pas pénétrer dans la chambre. De plus, puisqu’un purgeur de vapeur devrait l’empêcher de s’écouler hors de l’équipement, la vapeur ne peut pas évacuer suffisamment de chaleur du produit pour le refroidir.

Une autre raison pour laquelle la vapeur n’est pas adaptée aux procédés de refroidissement indirect est que sa capacité calorifique est inférieure à celle de l’eau chaude.

Par exemple, pour les humains adultes, qui ont généralement une température corporelle d’environ 36,5 °C, aller dehors par une journée à 30 °C vous fait ressentir de la chaleur, mais s’asseoir dans un bain à 30 °C peut vous donner des frissons. Même à la même température, l’air (un gaz comme la vapeur) absorbe moins de chaleur du corps humain que l’eau en raison de son efficacité de transfert de chaleur plus faible.

• Chauffage à la vapeur : Transfert de chaleur rapide et uniforme, utile dans les processus de chauffage
• Chauffage à l’eau chaude : Capable à la fois de chauffer et de refroidir, avantageux dans les processus de chauffage qui impliquent un refroidissement

Gardez ces différences à l’esprit lorsque vous choisissez de chauffer à la vapeur ou à l’eau chaude.

Cependant, lorsqu’il s’agit de processus de refroidissement, il existe une autre méthode qui devrait être considérée comme une alternative à l’eau chaude : le refroidissement à la vapeur sous vide. Nous discutons plus en détail du refroidissement à la vapeur sous vide dans cet article.